使用 kubeadm 创建高可用集群

本页面介绍了两种使用 kubeadm 设置高可用 Kubernetes 集群的不同方法

  • 使用堆叠的控制平面节点。这种方法需要更少的基础设施。etcd 成员和控制平面节点位于同一位置。
  • 使用外部 etcd 集群。这种方法需要更多的基础设施。控制平面节点和 etcd 成员是分开的。

在继续之前，您应该仔细考虑哪种方法最符合您的应用程序和环境的需要。高可用拓扑选项概述了每种方法的优缺点。

如果您在设置 HA 集群时遇到问题，请在 kubeadm 的 问题跟踪器 中报告这些问题。

另请参阅 升级文档。

在您开始之前

先决条件取决于您为集群的控制平面选择的拓扑结构

您需要

  • 三台或更多台满足 kubeadm 最低要求 的机器作为控制平面节点。拥有奇数个控制平面节点可以帮助在机器或区域故障的情况下进行领导者选择。
  • 三台或更多台满足 kubeadm 最低要求 的机器作为工作节点
    • 包括一个容器运行时，已经设置好并正常运行
  • 集群中所有机器之间的完整网络连接（公有或私有网络）
  • 所有机器上的超级用户权限，使用 sudo
    • 您可以使用其他工具；本指南在示例中使用 sudo。
  • 从一台设备到系统中所有节点的 SSH 访问
  • 所有机器上已经安装了 kubeadm 和 kubelet。

请参阅 堆叠 etcd 拓扑 以了解上下文。

您需要

  • 三台或更多台满足 kubeadm 最低要求 的机器作为控制平面节点。拥有奇数个控制平面节点可以帮助在机器或区域故障的情况下进行领导者选择。
  • 三台或更多台满足 kubeadm 最低要求 的机器作为工作节点
    • 包括一个容器运行时，已经设置好并正常运行
  • 集群中所有机器之间的完整网络连接（公有或私有网络）
  • 所有机器上的超级用户权限，使用 sudo
    • 您可以使用其他工具；本指南在示例中使用 sudo。
  • 从一台设备到系统中所有节点的 SSH 访问
  • 所有机器上已经安装了 kubeadm 和 kubelet。

您还需要

  • 三台或更多台将成为 etcd 集群成员的附加机器。在 etcd 集群中拥有奇数个成员是实现最佳投票法定人数的要求。
    • 这些机器同样需要安装 kubeadm 和 kubelet。
    • 这些机器还需要一个容器运行时，该运行时已经设置好并正常运行。

请参阅 外部 etcd 拓扑 以了解上下文。

容器镜像

每个主机都应该能够从 Kubernetes 容器镜像仓库 registry.k8s.io 读取和获取镜像。如果您想要部署一个主机无法访问拉取镜像的高可用集群，这是可能的。您必须通过其他方式确保相关主机上已经存在正确的容器镜像。

命令行界面

为了在集群设置好后管理 Kubernetes，您应该在您的 PC 上 安装 kubectl。在每个控制平面节点上安装 kubectl 工具也很有用，因为它可以帮助您进行故障排除。

两种方法的初始步骤

为 kube-apiserver 创建负载均衡器

  1. 创建一个 kube-apiserver 负载均衡器，其名称解析为 DNS。

    • 在云环境中，您应该将控制平面节点放置在 TCP 转发负载均衡器之后。此负载均衡器将流量分配到目标列表中所有正常运行的控制平面节点。apiserver 的健康检查是对 kube-apiserver 侦听的端口（默认值为 :6443）进行 TCP 检查。

    • 不建议在云环境中直接使用 IP 地址。

    • 负载均衡器必须能够与所有控制平面节点上的 apiserver 端口进行通信。它还必须允许传入流量在其侦听端口上。

    • 确保负载均衡器的地址始终与 kubeadm 的 ControlPlaneEndpoint 的地址匹配。

    • 阅读 软件负载均衡选项 指南以了解更多详细信息。

  2. 将第一个控制平面节点添加到负载均衡器，并测试连接

    nc -v <LOAD_BALANCER_IP> <PORT>

    连接拒绝错误是预期的，因为 API 服务器尚未运行。但是，超时表示负载均衡器无法与控制平面节点通信。如果发生超时，请重新配置负载均衡器以与控制平面节点进行通信。

  3. 将剩余的控制平面节点添加到负载均衡器目标组。

堆叠控制平面和 etcd 节点

第一个控制平面节点的步骤

  1. 初始化控制平面

    sudo kubeadm init --control-plane-endpoint "LOAD_BALANCER_DNS:LOAD_BALANCER_PORT" --upload-certs

    • 您可以使用 --kubernetes-version 标志来设置要使用的 Kubernetes 版本。建议 kubeadm、kubelet、kubectl 和 Kubernetes 的版本匹配。

    • --control-plane-endpoint 标志应设置为负载均衡器的地址或 DNS 和端口。

    • --upload-certs 标志用于上传应在所有控制平面实例之间共享的证书到集群。如果您希望手动或使用自动化工具在控制平面节点之间复制证书，请删除此标志并参考下面 手动证书分发 部分。

    输出类似于

    ...
You can now join any number of control-plane node by running the following command on each as a root:
    kubeadm join 192.168.0.200:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866 --control-plane --certificate-key f8902e114ef118304e561c3ecd4d0b543adc226b7a07f675f56564185ffe0c07

Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret!
As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use kubeadm init phase upload-certs to reload certs afterward.

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
    kubeadm join 192.168.0.200:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866

    • 将此输出复制到一个文本文件。您稍后将需要它来将控制平面节点和工作节点加入到集群。

    • 当 --upload-certs 与 kubeadm init 一起使用时，主控制平面的证书将被加密并上传到 kubeadm-certs Secret 中。

    • 要重新上传证书并生成新的解密密钥，请在已经加入到集群的控制平面节点上使用以下命令

      sudo kubeadm init phase upload-certs --upload-certs

    • 您还可以在 init 期间指定一个自定义的 --certificate-key，该密钥稍后可以由 join 使用。要生成这样的密钥，您可以使用以下命令

      kubeadm certs certificate-key

    证书密钥是一个十六进制编码的字符串，是一个大小为 32 字节的 AES 密钥。

  2. 应用您选择的 CNI 插件：按照这些说明 安装 CNI 提供程序。确保配置与 kubeadm 配置文件中指定的 Pod CIDR（如果适用）相对应。

  3. 键入以下内容，并观察控制平面组件的 Pod 开始运行

    kubectl get pod -n kube-system -w

其余控制平面节点的步骤

对于每个额外的控制平面节点，您应该

  1. 执行之前在第一个节点上由 kubeadm init 输出给您的加入命令。它应该类似于以下内容

    sudo kubeadm join 192.168.0.200:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866 --control-plane --certificate-key f8902e114ef118304e561c3ecd4d0b543adc226b7a07f675f56564185ffe0c07
    • --control-plane 标志告诉 kubeadm join 创建一个新的控制平面。
    • --certificate-key ... 将导致从集群中的 kubeadm-certs Secret 中下载控制平面证书，并使用给定的密钥对其进行解密。

您可以并行加入多个控制平面节点。

外部 etcd 节点

使用外部 etcd 节点设置集群类似于用于堆叠 etcd 的过程，但您应该先设置 etcd，并且应该在 kubeadm 配置文件中传递 etcd 信息。

设置 etcd 集群

  1. 按照这些 说明 设置 etcd 集群。

  2. 按照 此处 的描述设置 SSH。

  3. 将以下文件从集群中的任何 etcd 节点复制到第一个控制平面节点

    export CONTROL_PLANE="[email protected]"
scp /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt "${CONTROL_PLANE}":
scp /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.crt "${CONTROL_PLANE}":
scp /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.key "${CONTROL_PLANE}":
    • 将 CONTROL_PLANE 的值替换为第一个控制平面节点的 user@host。

设置第一个控制平面节点

  1. 创建一个名为 kubeadm-config.yaml 的文件，其中包含以下内容

    ---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: stable
controlPlaneEndpoint: "LOAD_BALANCER_DNS:LOAD_BALANCER_PORT" # change this (see below)
etcd:
  external:
    endpoints:
      - https://ETCD_0_IP:2379 # change ETCD_0_IP appropriately
      - https://ETCD_1_IP:2379 # change ETCD_1_IP appropriately
      - https://ETCD_2_IP:2379 # change ETCD_2_IP appropriately
    caFile: /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
    certFile: /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.crt
    keyFile: /etc/kubernetes/pki/apiserver-etcd-client.key

    • 使用您的集群的适当值替换配置模板中的以下变量。

      • LOAD_BALANCER_DNS
      • LOAD_BALANCER_PORT
      • ETCD_0_IP
      • ETCD_1_IP
      • ETCD_2_IP

以下步骤与堆叠式 etcd 设置类似。

  1. 在该节点上运行 sudo kubeadm init --config kubeadm-config.yaml --upload-certs。

  2. 将返回的输出加入命令写入文本文件，以备后用。

  3. 应用您选择的 CNI 插件。

其余控制平面节点的步骤

步骤与堆叠式 etcd 设置相同。

  • 确保第一个控制平面节点已完全初始化。
  • 使用您保存到文本文件的加入命令，将每个控制平面节点加入集群。建议一次加入一个控制平面节点。
  • 不要忘记，默认情况下，--certificate-key 中的解密密钥在两小时后过期。

引导控制平面后的常见任务

安装工作节点

可以使用之前存储的 kubeadm init 命令输出的命令，将工作节点加入集群。

sudo kubeadm join 192.168.0.200:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866

手动证书分发

如果您选择不使用带 --upload-certs 标志的 kubeadm init，则意味着您需要手动将证书从主控制平面节点复制到加入的控制平面节点。

有很多方法可以做到这一点。以下示例使用 ssh 和 scp

如果您想从一台机器控制所有节点，则需要 SSH。

  1. 在您的主设备上启用 ssh-agent，该设备可以访问系统中的所有其他节点。

    eval $(ssh-agent)

  2. 将您的 SSH 身份添加到会话中。

    ssh-add ~/.ssh/path_to_private_key

  3. 在节点之间使用 SSH 检查连接是否正常工作。

    • 当您通过 SSH 登录任何节点时，请添加 -A 标志。此标志允许您通过 SSH 登录的节点访问您 PC 上的 SSH 代理。如果您不完全信任节点上用户会话的安全性，请考虑使用其他方法。

      ssh -A 10.0.0.7

    • 在任何节点上使用 sudo 时，请确保保留环境，以便 SSH 转发正常工作。

      sudo -E -s

  4. 在所有节点上配置 SSH 后，您应该在第一个控制平面节点上运行以下脚本，在运行 kubeadm init 后运行。此脚本将把证书从第一个控制平面节点复制到其他控制平面节点。

    在以下示例中，将 CONTROL_PLANE_IPS 替换为其他控制平面节点的 IP 地址。

    USER=ubuntu # customizable
CONTROL_PLANE_IPS="10.0.0.7 10.0.0.8"
for host in ${CONTROL_PLANE_IPS}; do
    scp /etc/kubernetes/pki/ca.crt "${USER}"@$host:
    scp /etc/kubernetes/pki/ca.key "${USER}"@$host:
    scp /etc/kubernetes/pki/sa.key "${USER}"@$host:
    scp /etc/kubernetes/pki/sa.pub "${USER}"@$host:
    scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt "${USER}"@$host:
    scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.key "${USER}"@$host:
    scp /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt "${USER}"@$host:etcd-ca.crt
    # Skip the next line if you are using external etcd
    scp /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.key "${USER}"@$host:etcd-ca.key
done

  5. 然后，在每个加入的控制平面节点上，您必须在运行 kubeadm join 之前运行以下脚本。此脚本将把之前复制的证书从主目录移动到 /etc/kubernetes/pki

    USER=ubuntu # customizable
mkdir -p /etc/kubernetes/pki/etcd
mv /home/${USER}/ca.crt /etc/kubernetes/pki/
mv /home/${USER}/ca.key /etc/kubernetes/pki/
mv /home/${USER}/sa.pub /etc/kubernetes/pki/
mv /home/${USER}/sa.key /etc/kubernetes/pki/
mv /home/${USER}/front-proxy-ca.crt /etc/kubernetes/pki/
mv /home/${USER}/front-proxy-ca.key /etc/kubernetes/pki/
mv /home/${USER}/etcd-ca.crt /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
# Skip the next line if you are using external etcd
mv /home/${USER}/etcd-ca.key /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.key
最后修改于 2024 年 7 月 5 日下午 4:06 PST: kubeadm: 在所有文档示例中使用 v1beta4 (efc1133fa4)